Wie funktioniert Pumpspeicherwerke

Pumpspeicherwerke speichern elektrische Energie. Kein anderes derzeit verfügbares Verfahren dafür erreicht die Effizienz der Pumpspeicherwerke.  Pumpspeicherkraftwerke: Arbeitsweise, Nutzen und Probleme

Pumpspeicherkraftwerke werden meist den Wasserkraftwerken zugerechnet. Doch dies ist nur ein Teil der Wahrheit. Sie erzeugen elektrische Energie zwar ebenso wie ein die Wasserkraft nutzendes Speicherkraftwerk. Doch die Primärenergie liefert nicht die Sonne auf dem Umweg über Wasserverdunstung, Niederschlag und Abfluss. Die Primärenergie des Pumpspeicherkraftwerks ist Elektroenergie aus anderen Quellen.

Das Prinzip des Pumpspeicherkraftwerks

Zu einem Pumpspeicherkraftwerk gehören zwei Wasserspeicher: das Unterwasser und das Oberwasser. In Zeiten, in denen es im Stromnetz einen Überschuss an elektrischer Energie gibt, pumpt das Pumpwasserkraftwerk Wasser aus dem Unterbecken in das Oberbecken. Wird nun das Energieangebot aus den anderen Energiearten knapp, dann stellt das Pumpspeicherkraftwerk die Umwandlung der elektrischen Energie in die potentielle Energie des Wassers im Oberbecken ein. Bei weiterer Verknappung der Energieeinspeisung in das Netz wird dann das Pumpspeicherkraftwerk zum Lieferanten für die Spitzenlast.

Der Nutzen eines Pumpspeicherkraftwerks

Auf den ersten Blick sieht das Prinzip des Pumpspeicherkraftwerkes ein wenig unsinnig aus. Denn es schafft es nicht, die gesamte zum Hochpumpen des Wassers benötigte Energie wieder zurück zu gewinnen. 70 bis 80 Prozent Wirkungsgrad kann ein Pumpspeicherkraftwerk schaffen.

Aber es gibt mehrere gute Gründe für die Einbindung von Pumpspeicherwerken in das Netz zur Verteilung der Elektroenergie. Da sind einmal Energiequellen wie Fotovoltaik und Windkraftwerke mit stark schwankenden Einspeisungen in das Netz. Die typischen thermischen Kraftwerke zur Deckung von Grund- und Mittellast sind nur schwer in ihrer Leistung zu regeln. Ihre Anpassung an den Verlauf der Last würde noch größere Energieverluste erzeugen als das im Pumpspeicherwerk der Fall ist.

Sowohl im Pump- wie im Erzeugungsbetrieb sind Pumpspeicherwerke schnell und ohne große Verluste beim Wirkungsgrad an die Netzlast anpassbar. Sie spielen daher eine gewichtige Rolle für die Stabilität der Stromnetze. Denn die kurzfristigen Lastschwankungen können sie gut ausregeln.

Für das Stromnetz haben Pumpspeicherkraftwerke noch eine weitere nützliche Eigenschaft. Sie benötigen im Gegensatz zu anderen Kraftwerkstypen keine Energie zum Anfahren der Energieerzeugung. Diese Schwarzstartfähigkeit ermöglicht nach totalen Stromausfällen das Anfahren anderer Kraftwerke. Für den Betreiber eines Pumpspeicherwerkes wird sich der Betrieb wohl immer rechnen. Er kauft billigen Grundlaststrom und verkauft erheblich teureren Spitzenlaststrom.

Die Nachteile von Pumpspeicherkraftwerken

Der Bau von Wasserkraftwerken ist mit Eingriffen in die Natur verbunden. Die können, wenn die Natur dem Kraftwerkbauer wohlgesonnen ist, von geringem Umfang sein. Speicherkraftwerke erfordern aber stets mehr oder weniger gewaltige Staumauern oder Staudämme.

Pumpspeicherkraftwerke führen oft deshalb zu großen Eingriffen in die Landschaft, weil das Oberwasser zumeist künstlich geschaffen werden muss. Das bedeutet, das meist großflächige und massive Eingriffe in die Natur erforderlich sind. Es sei denn, dass für das Oberwasser ein bereits vorhandener See genutzt werden kann, Ein leider seltener Fall. Das Unterwasser muss in der Lage sein, die Wassermengen abzupuffern. Daher wird ein für ein Pumpspeicherwerk genutzter Fluss meist leicht angestaut.

Der Streit um Pumpspeicherkraftwerke

Für die Nutzung regenerativer Energie mit schwankender Netzeinspeisung sind Pumpspeicherwerke eine der wenigen sich heute wirtschaftlich rechnenden Möglichkeiten zur Zwischenspeicherung von elektrischer Energie. Außerdem sind sie die wirtschaftlichsten Regler für die Netzstabilität. Aber: ein Pumpspeicherkraftwerk bedingt fast immer einen massiven Eingriff in die Landschaft. Und so sind neu projektierte Pumpspeicherkraftwerke höchst umstritten. Das gilt derzeit vor allem für das Projekt eines Pumpspeicherwerkes der EnBW im Hotzenwald.

Sonderformen von Pumpspeicherkraftwerken

Neben Pumpspeicherwerken im Binnenland gibt es auch wenige Pumpspeicherkraftwerke an den Meeresküsten, die mit Meerwasser betrieben werden. Da werden die Pumpspeicherwerke Kunigami Village auf der japanischen Insel Okinawa und Koko Crater in Oahu auf Hawaii genannt.

Bei Nutzung geeigneter Turbinen kann ein Gezeitenkraftwerk auch als Pumpspeicherkraftwerk betrieben werden. Dann wird in der Speicherphase mehr Wasser in das Speicherbecken gepumpt als dies durch die natürliche Flut möglich ist. Bei Bedarf wird diese zusätzlich eingebrachte Wassermenge zur Stromerzeugung genutzt.

Pumpspeicherkraftwerke in Deutschland

In Deutschland gibt es über 30 große und kleine Pumpspeicherkraftwerke. Das neueste und leistungsfähigste ist das von Vattenfall betriebene Pumpspeicherwerk Goldisthal mit einer Leistung von 1.060 Megawatt. Die installierte Leistung aller Pumpspeicherwerke in Deutschland summiert sich zu rund 6,6 Gigawatt.

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